Andalūzitas (Al2O3· SiO2) yra natūralus mineralas, turintis mažą šilumos laidumą, stabilų tūrį, didelį mechaninį stiprumą, puikų atsparumą šliaužimui ir CO erozijos atsparumą. Jis gali būti tiesiogiai naudojamas ugniai atsparioms medžiagoms gaminti be kalcinavimo. Jis naudojamas metalurgijos ir statybinių medžiagų pramonėje. Palyginti su aukštos aliuminio ugniai žaliavų, tokių kaip nudegimas brangakmenis, aukštos aliuminio boksitas, sukepintas mullite ir rudos corundum, andalūzitas transformuojasi į unikalią kompozicinę struktūrą aukštoje temperatūroje: neto tipo mullite su kapiliarinėmis poromis ir užpildyta silicio turtinga stiklo fazė. Jis turi puikų atsparumą šlakui ir atsparumą šiluminiam smūgiui. Tyrimai parodė, kad andalūzito mullito reakciją veikia tokie veiksniai kaip cheminė sudėtis, temperatūra ir dalelių dydis, kurie iš esmės lemia andalusito produktų veikimą. Šiame straipsnyje aprašoma andalusito sudėtis ir struktūra, šildymo pokyčiai ir tipiškos programos.
Andalūzijos sudėtis ir struktūra
Andalusitas paprastai yra stulpelių kristalai, kurių skerspjūvis yra arti kvadrato. Andalūzito fazės kiekis paprastai yra nuo 90% iki 95%, o priemaišų komponentai yra išdėstyti kristalų orientacijoje ir yra skersinio formos skerspjūvyje. Jis vadinamas tuščiaviduriu žvirbliu, paprastai karbonatiniu, geležies oksidu, žėručiu (sericitu ir juodąja žėručiu), ilmenitu ir kvarcu, kai kurios priemaišos taip pat atsiranda andalūzito kristalų grotelėse. Visame pasaulyje andalusitas turi daug rezervų, pagrindinės gamybos sritys yra Pietų Afrika ir Prancūzija, o turinys paprastai yra nuo 8% iki 25% (w). Komerciškai prieinamo andalusito dalelių dydis svyruoja nuo 2 μm iki 8 mm, o Al2O3 kiekis yra nuo 55% iki 61% (w).
Andalūzito kristalų struktūra priklauso ortorozei sistemai, a=0,778nm, b=0,792nm, c=0,557nm, z=4. Al-O oktaedronai yra sujungti bendru kraštu ir yra sujungti grandine išilgai c ašies krypties. Grandinės yra sujungtos su Al ir Si-O tetrahedra, kurių koordinavimo skaičius yra 5. Anion turi dvi koordinavimo situacijas: viena yra dalyvauti Si-O tetrahedron, kuris yra susijęs su 1 Si ir 2 Al; kitas yra nedalyvauti Si-O tetrahedrone ir jungiasi tik su 3 Al. Andalūzijos kristalai yra rombohedralinės kolonos, kurios atitinka Al-O oktaedralinės grandinės išplėtimo kryptį. Al-O oktaedrono Al3+ pakeičiamas Fe3+ ir tampa raudonas, o jis pakeičiamas Mn3+ ir tampa žalias.
2. Andalūzijos šildymo pokyčiai
Andalūzitas turi akivaizdžią anizotropiją. M.Ghassemi et al. paėmė mėginius skirtingomis andalūzito kristalėmis kryptimis (žr. 1 paveikslą) ir išmatavo bei palygino jo plėtimosi būdą žemiau 900 °C. Šiuo metu mėginys nebuvo palaipsniui keisti ir vis dar buvo andalusito fazėje. Rezultatai pateikiami taip, kaip parodyta 2 paveiksle: šiluminio plėtimosi koeficientas ašies kryptimi yra didžiausias, o šiluminis plėtimasis c ašies kryptimi yra mažiausias.
